堆垛機(jī)安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

盧宗慧，饒金海，徐星蕾，盧泓翰

LU Zong-hui,RAO Jin-hai,XU Xing-lei,LU Hong-han

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

0 引言

隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，物流配送中心和自動(dòng)化立體倉庫的需求量越來越大，而巷道堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉庫的核心設(shè)備。作為一種起重機(jī)械，它在又高又窄的巷道內(nèi)高速運(yùn)行，為避免對(duì)人身及設(shè)備造成威脅，堆垛機(jī)必須具備一套完善的硬件及軟件安全保護(hù)措施。

1 堆垛機(jī)的機(jī)械保護(hù)

1.1 堆垛機(jī)做的是三維運(yùn)動(dòng)

水平方向由行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)整臺(tái)設(shè)備沿著軌道方向運(yùn)動(dòng)，因此在軌道終端設(shè)置了水平機(jī)械限位裝置，這種裝置一般在金屬結(jié)構(gòu)的上下橫梁兩端安裝橡膠緩沖器或液壓緩沖器，在軌道終端裝有機(jī)械死擋，一旦堆垛機(jī)失控，能起到緩沖作用，避免堆垛機(jī)沖出軌道造成人身及財(cái)產(chǎn)損失。

在垂直方向主要是載貨臺(tái)做上下運(yùn)動(dòng)，因此在立柱上下兩端也裝有橡膠緩沖器，以免載貨臺(tái)超出它的上下限，造成設(shè)備損傷。

另外，載貨臺(tái)帶著貨叉機(jī)構(gòu)在垂直方向做水平的伸縮運(yùn)動(dòng)，除了為貨叉設(shè)置機(jī)械限位以外，為了防止貨叉伸縮時(shí)卡住或遇障礙物損壞電機(jī)，還在貨叉的傳動(dòng)裝置上設(shè)置了力矩限制器，當(dāng)貨叉超載時(shí)，傳動(dòng)軸打滑，電機(jī)空轉(zhuǎn)，從而保護(hù)了貨叉電機(jī)。

1.2 松繩過載保護(hù)

當(dāng)起升鋼絲繩由于某種原因使其張力超過有貨滿載荷值的25%以上或小于無貨空載荷的75%以下時(shí)，過載與松繩保護(hù)裝置（超載限制器）將動(dòng)作發(fā)出信號(hào)，及時(shí)斷電停車。鋼絲繩的松繩過載保護(hù)裝置采用彈簧滑塊式機(jī)構(gòu)，其工作原理是：由于鋼絲繩張力的變化引起彈簧伸縮帶動(dòng)滑塊位移并碰撞行程開關(guān)以控制電動(dòng)機(jī)斷電，從而起到保護(hù)作用。

1.3 限速器和安全鉗

為防止由于鏈條或鋼絲繩全部折斷，或由于載貨臺(tái)超載嚴(yán)重而發(fā)生的載貨臺(tái)墜落事故，需要在堆垛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)考慮限速器和安全鉗裝置。

限速器是速度反應(yīng)和操作安全鉗的裝置，當(dāng)載貨臺(tái)運(yùn)行速度超過限定值時(shí)，限速器產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)作，由于限制器的作用，使裝在載貨臺(tái)吊架上的安全鉗的楔塊制動(dòng)機(jī)構(gòu)在杠桿和彈簧等的作用下鉗住前后升降導(dǎo)軌，制止載貨臺(tái)下落并將其支持在升降軌道上，以保證現(xiàn)場人員與貨物的安全，如圖1所示：限速器安裝在堆垛機(jī)上方，限速器繩由安裝于下橫梁上的張緊裝置予以張緊，限速器動(dòng)作時(shí)通過提拉連桿機(jī)構(gòu)將活動(dòng)鉗塊上提，與導(dǎo)軌接觸并沿斜面滑槽上滑，導(dǎo)軌被夾在活動(dòng)鉗塊與靜鉗塊之間，形成自鎖，從而防止載貨臺(tái)向下墜落。限速器繩應(yīng)選柔性良好的鋼絲繩，直徑不小于6mm,安全系數(shù)不小于8。

圖1 限速器和安全鉗裝置示意圖

安全鉗裝置安裝在載貨臺(tái)的垂直吊架上，由鉗座、碟形彈簧、靜鉗塊、彈簧活動(dòng)鉗塊、滑槽等組成，其最大的夾緊力由碟形彈簧決定，彈簧用于安全鉗釋放時(shí)鉗塊復(fù)位。

2 堆垛機(jī)的電氣保護(hù)

2.1 水平運(yùn)行強(qiáng)制換速及限位保護(hù)

水平運(yùn)行強(qiáng)制換速開關(guān)一般裝于金屬結(jié)構(gòu)下橫梁上，裝于地面的檢測片設(shè)于運(yùn)行行程兩個(gè)終端限位之前，當(dāng)自動(dòng)或手動(dòng)失誤，堆垛機(jī)仍在高速運(yùn)行時(shí)，通過此開關(guān)強(qiáng)制換成低速，防止慣性太大和沖擊震動(dòng)。

水平限位開關(guān)一般裝在下橫梁一側(cè)，一般采用行程開關(guān)，撞尺設(shè)于兩運(yùn)行終端，當(dāng)堆垛機(jī)進(jìn)入緊急停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，迅速切斷電源，使機(jī)械停止運(yùn)轉(zhuǎn)并發(fā)出水平緊急停止報(bào)警信號(hào)。

2.2 起升下降運(yùn)行保護(hù)

在金屬結(jié)構(gòu)立柱的上下終端處，裝有撞尺，在載貨臺(tái)上設(shè)有行程開關(guān)，阻止載貨臺(tái)升降超過上下極限位置，一旦出現(xiàn)緊急停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，切斷電源并發(fā)出升降緊急停止報(bào)警信號(hào)。

同樣的，在載貨臺(tái)上裝有強(qiáng)制換速開關(guān)，以用來強(qiáng)制減速載貨臺(tái)上升或下降時(shí)的速度。

2.3 貨叉伸縮電氣保護(hù)

一般在貨叉上設(shè)置左右驅(qū)動(dòng)開關(guān)來控制貨叉的伸縮方向，同時(shí)還設(shè)有上叉保護(hù)，在確認(rèn)上叉已經(jīng)收回的情況下，堆垛機(jī)才會(huì)運(yùn)行，避免貨叉沒有收回碰到貨架或貨物。

3 結(jié)束語

自動(dòng)機(jī)械的安全極為重要，除了以上提到的安全措施以外，為了確保驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的安全和正常工作，運(yùn)行、升降及貨叉機(jī)構(gòu)的正反轉(zhuǎn)及高低速運(yùn)行必須采用聯(lián)鎖控制，另外電機(jī)的過熱保護(hù)也是必須考慮的。